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ラテライトニッケル鉱床は、超塩基性岩石上に形成された表層の風化した鉱床である。大陸世界のニッケル資源の73％を占め、将来的にはニッケル採掘の主な供給源となるだろう。[1]
ニッケルラテライトの起源と種類
ラテライトニッケル鉱石は、オリビンを多く含む超塩基性岩石（ダナイト、ペリドタイト、コマチアイトなど）の熱帯性風化作用によって生成され、その蛇紋岩化派生物である蛇紋岩は主にマグネシウムケイ酸塩 蛇紋岩からなり、約0.3%のニッケルを含む。この初期のニッケル含有量は、ラテライト化の過程で大幅に増加する。ラテライトニッケル鉱石は、リモナイト型とケイ酸塩型の2種類に区別する必要がある。[2]
リモナイト型ラテライト（または酸化物型）は、マグネシウムとシリカの浸出が非常に激しいため、鉄分が非常に豊富です。主に針鉄鉱で構成され、針鉄鉱に1～2%のニッケルが含まれています。鉱床にリモナイト層が存在しないのは、侵食によるものです。
地球表面の超塩基性岩石は、湿気の多い条件で激しく風化するため、ニッケルラテライトの中にニッケル資源が形成されます。ラテライトは鉱物の分解によって形成され、その後地下水に浸出すると、残った鉱物が結合してラテライトと呼ばれる新しい鉱物を形成します。ニッケルは、新しく形成された安定した鉱物と融合することで、使用可能な品質の鉱石グレードに変わります。[3]
珪酸塩型（またはサプロライト型）ニッケル鉱石は、リモナイト帯の下に形成されます。通常、ニッケル含有量は 1.5～2.5% で、ニッケルが組み込まれた Mg の枯渇した蛇紋岩が大部分を占めます。蛇紋岩のくぼみや割れ目には、緑色のガーニエライトが少量存在することがありますが、ニッケル含有量は高く、ほとんどの場合 20～40% です。ガーニエライトは、新しく形成されたフィロ珪酸塩鉱物に結合しています。珪酸塩帯のニッケルはすべて、上にある針鉄鉱帯から下方に浸出されます（絶対ニッケル濃度）。
鉱床
典型的なニッケルラテライト鉱床は、地表近くに位置する、非常に大きなトン数の低品位鉱床です。その量は、通常 2,000 万トン以上 (1% のニッケル 20 万トンの含有資源) で、10 億トンに迫る例もあります。したがって、通常、ニッケルラテライト鉱床には、数十億ドル相当の金属が原位置で含まれています。[要出典]
このタイプの鉱床は、超塩基性岩の上に発達した風化マントルに限定されています。[4]そのため、平板状で非常に大きく、地球の表面の何平方キロメートルも覆っています。ただし、ニッケル鉱石の採掘に使用されている鉱床の面積は、通常わずか数ヘクタールと非常に小さいです。典型的なニッケルラテライト鉱山は、露天掘りまたは露天掘りのいずれかで運営されることが多いです。[引用が必要]
抽出
ニッケルラテライトは、非常に重要なニッケル鉱床の一種です。世界の需要に応えるニッケル金属の最も重要な供給源として成長しつつあります (現在は硫化ニッケル鉱床に次ぐ)。
ニッケルラテライトは、一般的に露天掘りで採掘されます。ニッケルは、さまざまなプロセスルートで鉱石から抽出されます。湿式製錬プロセスには、高圧酸浸出 (HPAL) とヒープ浸出があり、どちらも通常はニッケル回収のために溶媒抽出-電解採取 ( SX-EW ) に続きます。別の湿式製錬ルートはカロンプロセスで、焙焼の後にアンモニア浸出と炭酸ニッケルとしての沈殿が行われます。さらに、フェロニッケルはロータリーキルン電気炉プロセス (RKEF プロセス) によって生産されます。
HPALプロセス
高圧酸浸出処理は、次の 2 種類のニッケルラテライト鉱石に使用されます。
- キューバのモア地区やニューカレドニア南東部のゴロの鉱床のような、ニッケルが針鉄鉱やアスボランに結合されている、褐鉄鉱特性を持つ鉱石。
- 西オーストラリアの多くの鉱床のように、主に非トロナイト特性を持つ鉱石では、ニッケルは鉱石内の粘土または二次ケイ酸塩基質内に結合しています。ニッケル (+/-コバルト) 金属は、低pHおよび高温 (通常 250 °C を超える)でのみ、このような鉱物から遊離します。
HPAL プラントの利点は、鉱石鉱物の種類、等級、鉱化の性質に対してそれほど選択的ではないことです。欠点は、鉱石材料と酸を加熱するために必要なエネルギーと、高温の酸がプラントと機器に引き起こす摩耗です。エネルギー コストが高いほど、鉱石の等級も高くなります。
ヒープ（大気）浸出
ニッケルラテライトの堆積浸出処理は、粘土含有量が少なく、酸が堆積中に浸透できるほど低い、粘土の少ない酸化物に富む鉱石タイプに主に適用されます。一般的に、この生産方法は、鉱石と酸を加熱および加圧する必要がないため、生産コストが最大で半分になるなど、はるかに安価です。
鉱石は粉砕され、凝集され、粘土質の物質の圧縮を防ぎ、浸透性を保つために、粘土質の少ない岩石と混ぜられることもある。鉱石は不浸透性のプラスチック膜の上に積み上げられ、通常3～4か月間、酸が堆積物全体に浸透される。この段階でニッケル・コバルト含有量の60～70%が酸性溶液に遊離し、次に石灰石で中和されてニッケル・コバルト水酸化物の中間生成物が生成され、通常はその後精錬所に送られて精錬される。
ニッケル含有ラテライト鉱石のヒープ浸出処理の利点は、プラントと鉱山のインフラがはるかに安価（HPAL プラントのコストの最大 25%）であり、技術的な観点からリスクが少ないことです。ただし、処理できる鉱石の種類には多少制限があります。
フェロニッケル法
ニッケルラテライト鉱石の抽出における最近の進展は、フィリピンのアコジェの例に代表される、オフィオライト系列の超塩基性岩石上に開発された特定のグレードの熱帯鉱床である。この鉱石は褐鉄鉱（一般に鉄47%～59% 、ニッケル0.8%～1.5% 、微量のコバルト）を非常に多く含むため、本質的には低品位の鉄鉱石に似ている。そのため、中国のいくつかの製鉄所は、ニッケル褐鉄鉱を従来の鉄鉱石と混合してニッケル銑鉄などのステンレス鋼原料製品を生産するプロセスを開発している。
硝酸湿式冶金タンク浸出
ラテライト鉱石からニッケルを抽出するもう 1 つの新しい方法が、現在、オーストラリアのパースにある CSIRO 施設のパイロット スケールのテスト プラントで実証されています。DNi プロセスでは、硫酸の代わりに硝酸を使用して、数時間以内にニッケルを抽出し、その後硝酸をリサイクルします。DNi プロセスには、リモナイトとサプロライトの両方のラテライト鉱石を処理できるという大きな利点があり、HPAL またはフェロニッケル プロセスの半分以下の資本コストと運用コストになると推定されています。
参照
参考文献
- ^ カーフット、デレク GE (2005)。 "ニッケル"。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a17_157。ISBN 978-3527306732。
- ^ シェルマン、W. (1983): ラテライトニッケル鉱石形成の地球化学的原理。第2回ラテライト化プロセスに関する国際セミナーの議事録、サンパウロ、119–135
- ^ エリアス、ミック。「ニッケルラテライト鉱床 - 地質学的概要、資源および採掘」。ResearchGate。
- ^ ゴライトリー、JP (1981): ニッケル含有ラテライト鉱床。経済地質学75周年記念号、710–735